面向切削力修正的机床主轴回转精度预测实验分析

为了提高机床控制精度,设计一种可以精确预测面向切削力修正的主轴回转精度分析方法。为验证回转精度预测准确性,建立一套不需要通过标准球实现的主轴回转精度分析系统,可以针对具体切削工况开展主轴回转精度测试。研究结果表明:随着进给速率和切削深度改变,形成了具有规律性的同步误差,切深受到同步误差因素的影响程度最大,而进给速度次之。受切削载荷影响,主轴回转精度显著改变,同步误差和切削载荷具有正相关关系。在变进给及变切宽条件下,测试结果与仿真结果相近,最大误差为0.2μm。设定切宽12 mm与进给速度1200 mm/min时,分离得到的圆度误差与100 r/min空转时圆度误差相比相吻合。

基于肤面模型的精密主轴回转精度分析

主轴是典型的多轴承转子系统,由于其结构中广泛存在的并行连接关系,以及轴承误差和零部件误差的相互耦合,导致对主轴进行精度分析十分困难。针对此问题,提出一种主轴的回转精度分析方法。首先使用小位移旋量理论和肤面模型方法对零件的形位公差和轴承回转轨迹进行建模,构建了零部件的全公差模型。其次,分析了主轴结构中存在的完全并行连接关系,提出了基于优化方法求解零部件误差传递的主轴回转精度计算方法。最后,使用所提出的方法对某型磨削主轴进行了公差分析和敏感度计算,结果表明,该方法能够较好地分析主轴的回转精度,并通过改进公差设计将精度合格率从74.3%提升至88.2%,有效地提高了主轴的公差设计水平。

机床主轴回转精度误差评定及参数优化研究

机床主轴位置精度对加工系统的尺寸控制影响很大。针对主轴回转精度,设计了一种考虑切削力修正的主轴回转精度误差评定方法,并开展了变工况(变进给、变切宽、变切深)下同步误差和圆度误差的性能测试。研究结果表明,测试结果和仿真数据之间达到了相近程度,形成了0.2μm的最大误差,达到了良好吻合性。切宽12mm以及进给速度1200mm/min条件下分离后产生圆度误差达到了良好吻合程度。该研究易于实现,具有很好的推广价值。

单圈非重复性主轴回转精度的最小区域法评价

针对不具有单圈重复性的主轴回转精度的评价存在困难的问题,建立单圈非重复性主轴回转精度评价的数学模型,并使用这个数学模型,进行主轴回转误差的集合转换,使得转换后的集合能够适应于基于计算机处理的最小区域评价方法,然后利用极差极小化的原理,建立最小区域法的误差评定统一准则。在这个评判准则基础上,给出了具体的算法流程图以及移动步长的统一求解公式。利用算法可以顺利实现对单圈非重复性主轴回转精度的最小区域法评价,从而提高了单圈非重复性主轴回转误差评价精度和误差评价效率。

数控车床主轴热变形检测及回转精度评定

针对主轴回转热误差包含的多种误差分量,采用双向正交法测量了不同转速温度场下数控车床主轴热变形所引起的回转误差。以复向量描述主轴回转精度理论为基础,利用FFT误差分离方法,从传感器测得的信号中分离并去除检棒的安装偏心及热变形导致的回转中心的偏移量,从而得到精确的主轴回转热误差信息,进而评定数控机床主轴热变形对加工精度的影响。

轴颈形状误差对液体静压主轴回转精度的影响

液体静压主轴是精密、超精密机床的核心功能部件,已在工程领域广泛应用,但轴颈形状误差作为静压主轴形成回转误差的主要因素,其对回转误差的定量影响规律并不明确。通过分析和简化主轴轴颈的形状误差特征,运用CFD动网格技术定量计算了形状误差作用下主轴在轴承油膜中的平衡位置,模拟了主轴旋转时轴颈形状误差凹、凸部位依次通过最小油膜厚度位置的轴心轨迹,发现了轴颈圆度误差使主轴形成回转误差,其大小与轴颈圆度频次和幅值有关,揭示出轴颈圆度误差对液体静压主轴回转精度的作用机制。通过对比理论计算和试验测试轴颈圆度误差作用下的回转精度,理论计算值约为试验测试值的75.2%。理论计算结果和所提出的研究方法具有重要的理论意义和工程参考价值。

空气静压轴承主轴回转精度的检测

研制空气静压轴承主轴回转精度检测系统，提出正弦回归法分离测量球的安装偏心，采用“反向法”剔除测量球的形状误差，并引用实验予以验证。

机床主轴回转精度的CCD测量系统

利用数字图像处理技术,建立了一套主轴回转精度的CCD测量系统。该系统由CCD光电检测系统、微机和数据处理软件组成。软件系统基于Matlab开发,硬件部分由高速CCD摄影机等组成。对数据处理和误差评定进行了探讨。该系统用于车床主轴回转精度的实际测量,取得了良好效果。

精密离心机结构安装误差对主轴回转精度的影响

针对精密离心机的精度控制,建立了精密离心机结构安装误差对静压气体轴承主轴回转精度影响的定量计算模型,运用该模型开展了多方面结构安装误差参量对主轴回转精度影响规律的研究。研究表明主轴回转误差随转盘与静压气体轴承轴线间偏心量、静压气体轴承轴线铅垂度安装误差和转盘与静压气体轴承轴线安装垂直度误差的增加而增大,其中偏心量和垂直度误差对主轴回转误差的影响较大,铅垂度误差对主轴回转误差的影响较小。研究可为精密离心机的设计提供帮助。

基于软件同步的机床主轴回转精度测试

机床主轴回转精度反映了主轴回转时轴心线在空间所产生的运动误差,该误差是机床加工误差的主要来源之一。传统测试方法的理论非常成熟,但是测试时的安装非常不方便。本文分析了软件同步技术的原理和适用场合之后,并将该原理运用到车床回转精度测试系统的数据前处理过程中,替代了传统的角度测试装置——编码器。该技术的运用降低了车床主轴测试安装要求,使测试系统更适用于现场测试;同时也降低了测试系统的成本,提高了其适应性。

基于最小二乘法的电主轴回转精度评价

以应用于五轴加工中心上的高速电主轴为研究对象,研究基于最小二乘法的电主轴回转精度评价。首先建立电主轴回转误差模型,对电主轴的常量信号、偏心信号等相关信号进行研究和分离。针对电主轴回转精度的最小二乘法评定方法,分析对比了最小二乘牛顿迭代算法、最小二乘近似算法和平均值算法。基于标准球、高精密电容位移传感器等组成的测量系统,采集电主轴高速转动下的径向跳动信号,并分别采用3种算法对信号进行处理与分析,验证了3种算法的有效性。最后在分析对比3种算法结果后,设计了不同应用背景下的电主轴回转精度评价策略,并提出了一种兼顾计算精度和计算效率的电主轴回转精度快速评价算法。

基于小波消噪的主轴回转精度动态测量法

主轴回转精度是影响零件加工精度的主要因素之一。针对传统的傅里叶变换对主轴回转误差运动的采样信号进行消噪时,使用低通滤波器会损失主轴回转误差运动某些有用成分的问题,提出了基于小波变换的消噪滤波方法对主轴回转误差进行动态测量。文章在分析主轴回转误差的测试原理和信号特点的基础上,通过选用合适的小波基和阈值分离出基准球安装偏心误差,信号的信噪比由初始值15.447db提高为18.105db,去噪效果明显。实验结果表明,采用文中方法对C616主轴回转精度进行测量,其测量结果与DJ-HZ-1型机床回转精度测量分析仪的测量结果基本吻合。

摆线针轮行星齿轮机构回转精度的仿真研究

利用质量弹簧等价模型法建立了摆线针轮行星齿轮传动机构回转精度分析的数学模型。以VC++和MAT-LAB分别作为前后台程序开发语言,结合接口技术研制出了摆线针轮行星齿轮机构回转精度的仿真软件,并根据实例验证了仿真结果。采用前后台分离的设计方法实现了仿真软件极强的可扩展性,为在计算机上进行类似的传动精度仿真提供了一种新的思路。

主轴回转精度测量方法

首先介绍了各种机床主轴回转精度测量方法及其原理,包括单点法、双点法、三点法、虚拟仪器法、CCD法和轴向窜动误差的测量;然后介绍了测量数据的处理和误差分析方法,指出各种测量方法的特点,并总结了各种测量方法的一般性选择原则。

典型柔性铰链回转精度性能计算与分析

针对柔性铰链转动中心偏移引起的误差,推导了柔性铰链回转精度计算的数学模型,以力学卡氏第二定理和微积分为理论基础,通过建立恰当的坐标系,推导出典型柔性铰链转动中心精度的统一解析形式,并用推导的解析式计算了单边直圆、单边抛物线和单边正割曲线形柔性铰链的转动精度.利用有限元方法对柔性铰链的转动中心的柔度解析式进行校验,结果表明有限元与闭环解析式的偏差小于9%;通过定义转动中心的柔度比函数,分析了柔性铰链的结构参数对其转动精度的影响,并比较了这几种柔性铰链的转动精度性能,为柔性铰链的工程设计提供了理论依据.

单圈非重复性主轴回转精度评价

与工件圆度的误差评价相比,实现对不具有单圈重复性的主轴回转精度的评价较为困难。在分析主轴轴线定义及理想轴心可观测性的基础上,建立单圈非重复性主轴回转精度评价的数学模型,针对该数学模型,进行主轴回转误差的集合转换,使得转换后的集合能够适应于计算机处理的误差评价方法。然后利用极差极小化的原理,建立最小区域法的误差评定统一准则和作用表面的统一判别准则。利用这两个评判准则,可以顺利实现对主轴回转误差的最小区域法评价、最小外切圆法评价和最大内接圆法评价,从而提高单圈非重复性主轴回转误差的评价精度,同时也提高误差评价的效率。

直梁圆角型柔性铰链的回转精度分析

首先,基于悬臂梁理论推导了直梁圆角型柔性铰链回转精度的解析计算方法,建立了柔性铰链回转精度的闭环解析模型,并给出了rt时的回转精度简化计算公式。然后,采用与有限元分析结果相比较的方式对解析模型进行了验证,结果表明两者的相对误差小于5%,从而验证了回转精度矩阵闭环解析模型的正确性。最后,分析了柔性铰链的材料参数和几何参数对其回转精度的影响,结果表明:直梁圆角型柔性铰链材料的弹性模量E越大、泊松比ν越小,其回转精度越高;直梁圆角型柔性铰链的高度h越大,其回转精度越高;当量纲一参数0≤s≤1,3≤q≤10时,随着s的增大、q的减小,回转精度越来越高;柔性铰链的厚度t一定时,圆角半径r越大,铰链长度l越小,其回转精度就越高;当0.5mm≤t≤4mm,几何参数h、r、l一定时,随着t的增大,其回转精度越高,且其变化速率越来越小。建立的直梁圆角型柔性铰链回转精度矩阵闭环解析模型,可为柔性铰链以及柔性机构的设计优化提供理论依据。

仿真转台机械回转精度对测量精度的影响分析

仿真转台机械回转精度主要受轴承、台体形变和安装等造成的误差的影响 ,它们同编码器自身的误差一同决定了测角误差。因此作者主要针对 U型框架分析了回转精度对测角精度的影响 ,经过理论分析和实验研究发现了其中影响测角精度的主要原因 ,并提出了调整方法。

基于反转法的超精密气体主轴回转精度测量不确定度研究

为了评定超精密主轴回转精度准确度测量结果的分散性,在自主研发的气体静压主轴回转精度测试平台上进行了反转法测试,通过试验分析了影响测量结果的各不确定度因素及其相互影响关系,并提出了综合评估测量不确定度的完整流程。评定结果可作为仪器精度的现场评估、分析环境变化以及人员操作等对测量结果影响的依据,并为提高综合测量精度提供方向指导。

电磁轴承系统回转精度影响因素的分析

以刚性转子电磁轴承系统数学模型为基础 ,从理论与试验两方面分析影响电磁轴承转子回转精度的因素。结果表明 ,转子质量偏心、传感器测量表面不圆度 ,以及电源内部噪声等干扰因素对回转精度影响较大 ,这对实际系统的设计与调试具有一定的指导意义。